Chuyên đề Dẫn xuất halogen, ancol, phenol

Bài tập tính toán của phenol tương đối đơn giản và ít gặp trong đề. Các bài tập đều xoay quanh các phản ứng của sau:

1. Tác dụng với Na

C6H5OH + Na → C6H5ONa + 1/2H2

2. Tác dụng với dung dịch kiềm

C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O

3. Phản ứng với dung dịch brom

C6H5OH + 3Br2 → C6H2Br3OH↓ + 3HBr

Chú ý:

- Các phenol còn có nguyên tử H ở các vị trí o và p so với nhóm OH đều có thể tham gia phản ứng thế với dung dịch brom.

- Tăng giảm khối lượng: mkết tủa - mphenol = 79.số nguyên tử H đã được thay thế bằng Br

4. Phản ứng với axit nitric

- Xúc tác: H2SO4 đặc, đun nóng.

- Phản ứng thế nitro xảy ra tương tự phản ứng thế brom:

C6H5OH + 3HNO3 → C6H2(NO2)3OH + 3H2O

I. ĐỊNH NGHĨA

- Phenol là những hợp chất hữu cơ trong phân tử có nhóm OH liên kết trực tiếp với nguyên tử C của vòng benzen.

Chú ý: Phân biệt giữa phenol và ancol thơm (có vòng benzen nhưng nhóm OH liên kết với C của nhánh).

- Thường chỉ xét phenol đơn giản nhất là C6H5OH. Ngoài ra còn có crezol CH3–C6H4–OH, HO-C6H4-OH (o-catechol, m-rezoxinol, p-hidroquinol).

II. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

- Phenol ít tan trong nước lạnh, tan nhiều trong nước nóng nên dùng để tách bằng phương pháp chiết.

- Là chất rắn, độc, khi để lâu trong không khí bị chảy rữa do hút ẩm và chuyển thành màu hồng.

III. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

1. Cấu tạo của phân tử phenol

- Gốc C6H5 hút e làm cho liên kết O-H trong phân tử phenol phân cực hơn liên kết O-H của ancol vì vậy H trong nhóm OH của phenol linh động hơn H trong nhóm OH của ancol và biểu hiện được tính axit yếu (phenol có tên gọi khác là axit phenic).

- Do có hiệu ứng liên hợp nên cặp e chưa sử dụng của nguyên tử O bị hút về phía vòng benzen làm cho mật độ e của vòng benzen đặc biệt là các vị trí o-, p- tăng lên nên phản ứng thế vào vòng benzen của phenol dễ hơn và ưu tiên vào vị trí o-, p- .

Vì vậy nhóm OH và gốc phenyl trong phân tử phenol ảnh hưởng lẫn nhau.

2. Tính chất hóa học

a. Tính chất của nhóm OH

- Tác dụng với kim loại kiềm:

C6H5OH + Na → C6H5ONa + 1/2H2

→ Phản ứng này dùng để phân biệt phenol với anilin.

- Tác dụng với dung dịch kiềm:

C6H5OH + NaOH → C6H5ONa + H2O

Ancol không có phản ứng này chứng tỏ H của phenol linh động hơn H của Ancol và chứng minh ảnh hưởng của gốc phenyl đến nhóm OH.

→ Phản ứng này dùng để tách phenol khỏi hỗn hợp anilin và phenol sau đó thu hồi lại phenol nhờ phản ứng với các axit mạnh hơn:

C6H5ONa + CO2 + H2O → C6H5OH + NaHCO3

C6H5ONa + HCl → C6H5OH + NaCl

Phenol bị CO2 đẩy ra khỏi muối → phenol có tính axit yếu hơn axit cacbonic → phenol không làm đổi màu quỳ tím. (dùng axit mạnh đẩy axit yếu ra khỏi muối để chứng minh trật tự tính axit của các chất). Phản ứng này cũng chứng minh được ion C6H5O- có tính bazơ.

b. Phản ứng thế vào vòng benzen

- Thế Brom: phenol tác dụng với dung dịch brom tạo 2,4,6 - tribromphenol kết tủa trắng:

C6H5OH + 3Br2 → C6H2Br3OH + 3HBr

→ Phản ứng này dùng để nhận biết phenol khi không có mặt của anilin và chứng minh ảnh hưởng của nhóm OH đến khả năng phản ứng của vòng benzen.

- Thế Nitro: phenol tác dụng với HNO3 đặc có xúc tác H2SO4 đặc, đun nóng tạo 2,4,6 - trinitrophenol (axit picric):

C6H5OH + 3HNO3 → C6H2(NO2)3OH + 3H2O

Chú ý: Ngoài phenol, tất cả những chất thuộc loại phenol mà còn nguyên tử H ở vị trí o, p so với nhóm OH đều có thể tham gia vào 2 phản ứng thế brom và thế nitro.

c. Phản ứng tạo nhựa phenolfomanđehit

IV. ĐIỀU CHẾ

1. Từ benzen

C6H6 → C6H5Cl → C6H5ONa → C6H5OH

C6H6 → C6H5CH(CH3)2 → C6H5OH

2. Chưng cất nhựa than đá

- Nhựa than đá + NaOH dư.

- Chiết để lấy lớp nước có C6H5ONa.

- C6H5ONa + H+ → C6H5OH.

Dẫn xuất halogen của hiđrocacbon

I. KHÁI NIỆM

- Dẫn xuất halogen của hidrocacbon là sản phẩm thu được khi thay thế nguyên tử H trong phân tử hiđrocacbon bằng nguyên tử halogen như Clo, Brom, Iot, Flo.

- Công thức chung: CnH2n+2-2k-xXx với X là các nguyên tố halogen hay CxHyXz.

II. PHÂN LOẠI

- Theo nguyên tố halogen có dẫn xuất Clo, dẫn xuất Brom, dẫn xuất Flo, dẫn xuất Iot.

- Theo số lượng halogen có dẫn xuất monohalogen, dẫn xuất đihalogen, trihalogen...

- Theo gốc hidrocacbon có dẫn xuất no, dẫn xuất không no, dẫn xuất thơm.

- Theo bậc dẫn xuất là bậc của nguyên tử C liên kết với halogen.

- Quan trong nhất là phân loại dựa vào vị trí tương đối của halogen với nối đôi:

+ Dẫn xuất loại vinyl: nguyên tử halogen liên kết trực tiếp với C có liên kết đôi

+ Dẫn xuất loại ankyl: nguyên tử halogen liên kết với C ở xa liên kết đôi (từ hai liên kết đơn trở lên)

+ Dẫn xuất loại alyl: nguyên tử halogen liên kết với C no ở cạnh C có liên kết đôi.

III. DANH PHÁP

Tên thường: clorofom, bromofom, …

Tên gốc - chức = tên gốc hiđrocacbon + halogenua

Tên thay thế = chỉ số nhánh + tên nhánh + tên mạch chính (coi các halogen là nhánh)

IV. TÍNH CHẤT VẬT LÍ

Các dẫn xuất halogen là chất khí, hoặc chất lỏng không tan trong nước nặng hơn nước, hoặc chất rắn

V. TÍNH CHẤT HOÁ HỌC

- Phản ứng thế nguyên tử halogen bằng nhóm OH:

R-X + NaOHdung dịch → R-OH + NaX

Khả năng thế của dẫn xuất alyl và benzyl > dẫn xuất ankyl > dẫn xuất phenyl và vinyl.

- Phản ứng tách HX:

CnH2n+1X + NaOHancol → CnH2n + NaX + H2O

- Phản ứng tách X2:

CnH2nX2 + Zn → CnH2n + ZnX2

- Phản ứng với Mg:

R-Cl + Mg → R-MgCl

VI. ĐIỀU CHẾ

- Phản ứng thế nguyên tử halogen vào hidrocacbon no, thơm..

- Phản ứng cộng halogen, HX vào hidrocacbon không no.